DE3000506C2

DE3000506C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres

Info

Publication number: DE3000506C2
Application number: DE3000506A
Authority: DE
Inventors: Theodore C. Bethel Conn. Carnavos; Walter J. Woodbury Conn. Golymbieski
Original assignee: Noranda Mines Ltd Toronto Ontario; Noranda Inc
Current assignee: Noranda Inc
Priority date: 1979-02-01
Filing date: 1980-01-08
Publication date: 1985-12-05
Also published as: DE3000506A1; JPS5849337B2; GB2041795B; JPS55106622A; CA1123587A; US4216575A; GB2041795A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres, bei dem ein Rohr mit einer Vielzahl innerer Längsrippen hergestellt wird und zum Spreizen der Spitzen der Rippen diese so nachgeformt werden, daß die Spitzen breiter sind als die Rippendicke.

Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Gegenstand, und zwar mit einem in den Rohrrohling einschiebbaren Stopfen.

Bei diesen bekannten Verfahren (US-PS 39 87 539) wird ein Dorn verwendet, der auf der Außenfläche eine Anzahl von formenden Flächen aufweist und sich vom Anlaufende von einem scharfen Profil zum Nachlaufende hin in ein flaches Profil ändern. Die Schwierigkeit besteht darin, den Dorn innerhalb des Rohres so positionieren, daß die Spitzenenden des Doms sich in der Mitte der Rippen des Rohrs befinden und dort verbleiben, so daß die Rippen symmetrisch verformt werden. Ein sehr hoher Grad an Dimensionstoleranzstabilität wird notwendig, um in zweckmäßiger Weise die Rippen nachzuformen und Ausschuß in großem Umfang zu vermeiden.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung so auszugestalten, daß einwandfrei geformte V-förmige Rippen mit schmalerem Fuß hergestellt werden können. d.h. die Spitzen der Rippe breiter als die Dicke der Rippen wird.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß das Verfahren so durchgeführt, daß die Rippen mit V-förmiger Nut auf den Spitzen hergestellt werden und das Speisen der Rippenspitzen unter gleichzeitiger Verringerung des Rohrquerschnitts und Erzeugung von ίο schmaleren Rippenflüssen unter Beibehaltung der V-Form der Rippenspitzen erfoJgt

Vorzugsweise wird der Winkel der V-Kerbe in den Rippen vor der Deformierung im Bereich zwischen 60 und 140° gehalten.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Stopfen einen Führungsteil aufweist, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrs, sowie einen Verformungsteil, dessen Durchmesser eine derart gewählte Größe hat, bei der während der Rippenerzeugung eine Reduzierung der Querschnittsfläche des Rohrs herbeigeführt wird, daß der Stopfen eine Vielzahl von Längsnuten entsprechend der Rippenzahl aufweist, die sich durch den Führungs- und Verformungsteil erstrecken, wobei die Nuten einen Unterschnitt mit einer Breite aufweisen, die mit dem Maß der Umformung der Rippenspitzen übereinstimmt, sowie V-förmige Vorsprünge am Boden, die mit den V-förmigen Kerben im Führungstoil des Stopfens in Eingriff treten, zur Ausrichtung der Rippen mit den umformenden Nuten sowie zur symmetrischen Spreizung der Spitzen der V-förmigen Kerben.

Der Nachformungsschritt wird auf einer Ziehbank ausgeführt obwohl er auch durch Gesenkformung erfolgen könnte.

Durch die Erfindung wird also ein Verfahren zur Nachformung der Rippen eines Rippenrohres geschaffen. Bei diesem Verfahren wird zuerst ein Rohr mit einer Vielzahl von inneren Längsrippen gebildet wobei an den Spitzen der Rippen jeweils eine V-Kerbe vorgesehen ist; danach werden die Rippen des Rohrs auf einem geeignet geformten Stopfen mit großer Länge nachgeformt, um die Spitzen der V-Kerbe derart zu spreizen, daß die Spitzen der Rippen breiter sind als die Dicke der Rippe.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt eines Rohrs, das eine Vielzahl von inneren Längsrippen mit einer V-Kerbe an der Spitze der Rippe aufweist,

F i g. 2 einen Querschnitt durch einen Dorn zur Herstellung der Rippen des in der F i g. 1 gezeigten Rohres, Fig.3 eine perspektivische Ansicht des Doms der Fig. 2,

Fig.4 einen Querschnitt durch den beim Nachformen des Rohrs der F i g. 1 verwendeten Stopfen,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht des in der F i g. 4 gezeigten Stopfens,

F i g. 6 einen Querschnitt des mittels des in den F i g. 4 und 5 gezeigten Stopfens nachgeformten Rohrs.

In den gezeigten Figuren ist ein vorzugsweise aus Kupfer gefertigtes Rohr 10 dargestellt welches eine Vielzahl von inneren Rippen 12 aufweist, wobei an den Spitzen der Rippen eine V-förmige Kerbe 14 geformt ist. Das Rohr 10 kann in Abhängigkeit von der Anwendung unterschiedliche Anzahlen von Rippen aufweisen. Wenn das Rohr zur Herstellung von Kommutatoren für Elektromotore verwendet wird, ist die Anzahl der Rip-

pen von der Anzahl der Kommutatorstäbe abhängig. Die Rippen 12 können durch eine Reihe von bekannten Metallbearbeitungsverfahren gebildet werden, wie beispielsweise Extrudieren, Ziehen oder Kaltformen (Gesenkformen); das Gesenkformen wie in der US-PS 34 22 518 beschrieben, ist das bevorzugte Verfahren. Das Rohr 10 kann in beliebiger Länge vorliegen, es wird jedoch normalerweise vielfach langer sein als die Länge des letztlich hergestellten Kommutators.

Die Spitzen der Rippe werden also ganz präzise unter Verwendung des besonderen Stopfens mit Führungsteil und Nachformungsteil geformt, wodurch die Abmessungstoleranzen nicht mehr so hoch wie früher angegeben zu sein brauchen.

Die F i g. 2 und 3 zeigen den zur Herstellung des in der Fig. 1 dargestellten Rohrs 10 verwendeten Dorn. Der Dorn weist eine Vielzahl von Nuten. 16 entsprechend der Anzahl von Rippen 12 auf. Der Winkel des V-förmigen Vorsprungs 18 in der Nut beträgt vorzugsweise etwa 60°, obwohl der Vorsprung irgendeinen Winkel im Bereich von 60 bis 140° aufweisen kann. Beim Kaltformen des Rohrs durch Gesenkformen wie in dem vorstehend genannten US-Patent beschrieben, wird der Dorn in ein glattes Rohr eingeführt und das Rohr wird auf der Außenseite gehämmert, bis schließlich das Metall die Nuten 16 gefüllt hat, so daß die Rippen entstehen. Während dieses Vorgangs wird die Querschnittsfläche des ursprünglich glatten Rohrs um einen Faktor vermindert, der im Bereich von 1,75 bis 3,25 liegt, und zwar in Abhängigkeit von der herzustellenden Gestaltung.

Die F i g. 4 und 5 zeigen einen Ziehstopfen bzw. Ziehdorn, der zur Nachformung des Rohrs in die in der F i g. 6 gezeigte Gestalt verwendet wird. Das Rohr wird durch einen Ziehvorgang umgeformt, obwohl diese Umformung auch durch Gesenkformen erfolgen könnte. Der Ziehstopfen weist einen Führungsteil 20 auf, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrs, so daß das Rohr leicht über den Führungsteil des Ziehstopfens gleiten kann; überdies weist der Ziehstopfen einen Verformungsteil 22 auf, dessen Durchmesser derart gewählt ist, daß er eine vorbestimmte Reduzierung der Querschnittsfläche des Rohrs herbeiführt. Diese Reduzierung kann irgendeinen gewünschten Wert bis zu 45% aufweisen. Der Ziehstopfen weist eine Vielzahl von Nuten 24 auf, entsprechend der Anzahl der in einem Rohr nachzuformenden Rippen. Die Breite der Nuten steht in Beziehung zu dem gewünschten Deformationsmaß der Spitze der Rippen. Der Winkel des Vorsprungs 26 in der Nut 24 ist ebenfalls geringfügig größer als der Winkel des Vorsprungs 18 im Dorn der Fig.2 und 3; in Abhängigkeit von der gewünschten Deformation liegt dieser Winkel vorzugsweise im Bereich von 60 bis 140°.

Im Betrieb wird der Stopfen in ein umzuformendes Rohr derart eingesetzt, daß die Rippen des Rohrs in den Nuten 24 des Stopfens ruhen. In dieser Position liegen die V-förmigen Kerben 14 ebenfalls auf der. Vorsprüngen 26 in den Nuten 24 des Stopfens, welche als Ausrichtungsführungen dienen. Das Rohr wird dann durch eine das Rohr und den Stopfen umgebende Form gezogen, während der Stopfen durch bei 28 in das Ende des Stopfens eingeschraubte oder anderweitig befestigte Mittel stationär gehalten wird. Dadurch werden die Spitzen jeder V-förmigen Kerbe gespreizt, wie es bei 30 in der F i g. 6 dargestellt ist.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß das vorstehend beschriebene Verfahren im Vergleich zu dem aus US-PS 39 87 539 bekannten Verfahren große Vorteile aufweist, die vor allem darauf beruhen, daß ein Ziehstopfen verwendet wird, der einen Führungsteil 20 aufweist, welcher sicherstellt, daß die Rippen stets in perjekter Ausrichtung mit den nachformenden N uten 24 gehalten sind. Zusätzlich bildet die V-förmige K. erbe in den Rippen einen geschwächten Teil, der sicherstellt, daß die Rippen symmetrisch deformiert werden. Dies ist bei der Herstellung von Kommutatorstäben sehr wichtig, um ίο eine gute Verankerung der Stäbe herbeizuführen. Wenn die Rippenspitzen nicht ordentlich nachgeformt werden, ergeben sich viele unbrauchbare Teile oder es wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß sich in Betrieb ein Kommutatorstab aufgrund der bei hoher Drehzahl des Komis mutators ausgeübten Zentrifugalkräfte löst, so daß ein Ausfall am Einsatzort erfolgt. Das erfindungsgemäße Nachformungsverfahren stellt auch eine runde glatte Außenoberfläche des Rohrs 10 sicher, da der Stopfen eine Außenfläche 32 (F i g. 5) aufweist, die in Berührung mit der Wand34(Fig. 6)zwischen den Rippen steht, so daß verhindert wird, daß die Wand zwischen den Rippen während des Nachformungsvorgangs aufgrund des Hindurchziehens durch eine Form abgeflacht wird.

Wenn das Rohr zur Hersteilung von Kommutatorstäben verwendet wird, wird es in eine Vielzahl von kurzen Rohrabschnitten zerschnitten. Jeder Rohrabschnitt wird dann mit einer Wellenhülse konzentrisch in eine Kunststofl-Formungsmaschine eingebracht und es wird Kunststoff zwischen den Rohrabschnitt und die Wellen-JO hülse unter Hitze und Druck eingepreßt, wie es beispielsweise in der US-PS 39 87 539 beschrieben ist. Die gespreizten Spitzen der V-Kerben-Rippen werden fest in das Kunststoffmaterial eingebettet, so daß nach dem Schneiden des Rohrs in Längsrichtung zwischen den Rippen zur Herstellung der Kommutatorstäbe diese Stäbe fest in der Masse des Kunststoffmaterials verankert sind.

Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nachgeformtes Rippenrohr kann auch für andere Anwendungen als die Herstellung von Kommutatorstäben vorgesehen werden. Es kann beispielsweise zur Erhöhung der Wärmeübertragungsfläche der Rippen verwendet werden, um die Wärmeübertragungseigenschaften des Rohrs zu verbessern. Auch für gewisse Anwendungen bei Wärmeübertragungsrohren kann das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden, wenn es erwünscht ist, daß der Abstand zwischen den Rippen am Eingang der Nuten kleiner ist als am Boden der Nuten, so daß die Pumpleistung erhöht wird, ohne die Wärmeso Übertragungskapazität des Rohrs zu vermindern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres, bei dem ein Rohr mit einer Vielzahl innerer Längsrippen hergestellt wird und zum Spreizen der Spitzen der Rippen diese so nachgeformt werden, daß die Spitzen breiter sind als die Rippendicke, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen mit V-förmiger Nut auf den Spitzen hergestellt werden und das Spreizen der Rippenspitzen unter gleichzeitiger Verringerung des Rohrquerschnitts und Erzeugung von schmaleren Rippenflüssen unter Beibehaltung der V-Form der Rippenspitzen erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der V-Kerbe in den Rippen vor der Deformierung im Bereich zwischen 60 und 140° lieg·

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch t oder 2 mit einem in den Rohrrohling einschiebbaren Stopfen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen einen Führungsteil (20) aufweist, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrs (10), sowie einen Verformungsteil (22), dessen Durchmesser eine gewählte Größe hat, bei der während der Rippenerzeugung eine Reduzierung der Querschnittsfläche des Rohrs herbeigeführt wird, daß der Stopfen eine Vielzahl von Längsnuten (24) entsprechend der Rippenzahl aufweist die sich durch den Führungs- und Verformungsteil (20/22) erstrecken, wobei die Nuten (24) einen Unterschnitt mit einer Breite aufweisen, die mit dem Maß der Umformung der Rippenspitzen (30) übereinstimmt sowie V-förmige Vorsprünge (26) am Boden, die mit den V-förmigen Kerben (14) im Führungsteil des Stopfens in Eingriff treten, zur Ausrichtung der Rippen mit den umformenden Nuten (24) sowie zur symmetrischen Spreizung der Spitzen (30) der V-förmigen Kerben.

4. Verwendung des nach den Ansprüchen 1 oder 2 oder 3 hergestellten Rohres zur Herstellung von Elektromotor-Kommutatoren.